目錄

一、什么是 STL？

二、STL 的版本

三、STL 的 6 大組件和 13 個頭文件

四、學習 STL 的 3 個境界

五、STL 的缺陷

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參考資料：

1. STL教程：C++ STL快速入門（非常詳細） (biancheng.net)。

2. C++ STL是什么，有什么用？ (biancheng.net)。

3. C++ STL版本有哪些？ (biancheng.net)。

4. C++ STL基本組成（6大組件+13個頭文件） (biancheng.net)。 ?

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一、什么是 STL？

STL 是 "Standard Template Library" 的縮寫，中文可譯為 "標準模板庫" 或者 "泛型庫"，其包含有大量的類模板和函數(shù)模板，是 C++ 提供的一個基礎(chǔ)模板的集合。

STL 最初由惠普實驗室開發(fā)，于 1998 年被認定為國際標準，正式成為 C++標準庫的重要組成部分。

值得一提的是，如今 STL 已完全被內(nèi)置到支持 C++ 的編譯器中，無需額外安裝，這可能也是 STL 被廣泛使用的原因之一。

STL 就位于各個 C++ 的頭文件中，即它并非以二進制代碼的形式提供，而是以源代碼的形式提供。

從根本上來說，STL 是一些容器、算法和其他一些組件的集合，所有容器和算法都是總結(jié)了十幾年來算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的研究成果，匯集了許多計算機專家經(jīng)驗的基礎(chǔ)上實現(xiàn)的，因此可以說，STL 基本上達到了各種存儲方法和相關(guān)算法的高度優(yōu)化。

注意，這里提到的容器，本質(zhì)上就是封裝有數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類模板，例如 list、vector、set、map 等。

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二、STL 的版本

自 1998 年 ANSI/ISO C++ 標準正式定案，C++ STL 規(guī)范版本正式通過以后，由于其是開源的，各個 C++ 編譯器廠商在此標準的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了滿足自己需求的 C++ STL 泛型庫，主要包括：

• HP STL

  HP STL 是 Alexandar Stepanov（STL 標準模板庫之父）在惠普 Palo Alto 實驗室工作時，與 Meng Lee 合作完成的。HP STL 是開放源碼的，即任何人都可以免費使用、復制、修改、發(fā)布和銷售該軟件以及相關(guān)文檔，但前提是必須在相關(guān)文檔中，加入 HP STL 版本信息和授權(quán)信息。

  HP STL 是 C++ STL 的第一個實現(xiàn)版本，其他版本的 C++ STL 一般是以 HP STL 為藍本實現(xiàn)出來的。不過，現(xiàn)在已經(jīng)很少直接使用此版本的 STL 了。

• SGI STL

  Stepanov 在離開 HP 之后，就加入到了 SGI 公司，并和 Matt Austern 等人共同開放了 SGI STL。嚴格意義上來說，它是 HP STL 的一個繼承版本。和 HP STL 一樣，SGI STL 也是開源的，其源代碼的可讀性非常好，并且任何人都可以修改和銷售它。

  注意，SGI STL 只能算是一個 "民間" 版本，因此并不是所有支持 C++ 的編譯器都支持 SGI STL，唯一能確定的是，GCC（Linux 下的 C++ 編譯器）是支持的，所以 SGI STL 在 Linux 平臺上的性能非常出色。

• STLport

  為了使 SGI STL 的基本代碼適用于 VC++ 和 C++ Builder 等多種編譯器，俄國人 Boris Fomitchev 建立了一個 free 項目來開發(fā) STLport，此版本 STL 是開放源代碼的。

• PJ STL

  PJ STL（全稱 P.J Plauger STL）是由 P.J.Plauger（美國人，1965 年畢業(yè)于普林斯頓大學，物理學專業(yè)學士）參照 HP STL 實現(xiàn)出來的，也是 HP STL 的一個繼承版本，因此該頭文件不僅包含 HP STL 的相關(guān)授權(quán)信息，同時還有 P.J.Plauger 本人的授權(quán)信息。

  其實 PJ STL 是 P.J.Plauger 公司的產(chǎn)品，盡管該公司當時只有 3 個人。

  PJ STL 被 Visual C++ 編譯器所采用，但和 PH STL、SGI STL 不同的是，PJ STL 并不是開源的。

• Rouge Wave STL

  該版本的 STL 是由 Rouge Wave 公司開放的，也是繼承 HP STL 的一個版本，它也不是開源的。

  Rouge Wave STL 用于 Borland C++ Builder 編譯器中，我們可以在 C++ Builder 的 Include 子目錄中找到該 STL 的所有頭文件。

  值得一提的是，盡管 Rouge Wave STL 的性能不是很好，但 C++ Builder 對 C++ 語言標準的支持還算不錯，所以一定程度上使 Rouge Wave STL 的表現(xiàn)得以改善。

  遺憾的是，由于 Rouge Wave STL 長期沒有更新且不完全符合標準，因此 Rouge Wave STL 在 6.0 版本時改用 STLport 版本（之后的版本也都采用了 STLport），不過考慮到和之前版本的兼容，6.0 版本中依舊保留了 Rouge Wave STL。

  Rouge Wave 公司在 C++ 程序庫領(lǐng)域應該說是大名鼎鼎，對 C++ 標準化的過程出力甚多。不過 Rouge Wave STL 版本不僅更新頻率慢，費用還高，基于這兩個原因，Borland 在 6.0 版本決定奇用 Rouge Wave STL 而改用 STLport。

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三、STL 的 6 大組件和 13 個頭文件

通常認為，STL 是由容器、算法、迭代器、函數(shù)對象、適配器、內(nèi)存分配器這 6 個部分構(gòu)成，其中后面 4 個部分是為前面 2 個部分服務的，它們各自的含義如下表所示：

STL 的組成部分	含義
容器（Containers）	一些封裝數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類模板，例如 vector 向量容器、list 列表容器等
算法（Algorithms）	STL 提供了非常多（大約 100 個）的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)算法，它們都被設(shè)計成一個個的函數(shù)模板，這些算法在 std 命名空間中定義，其中大部分算法都包含在頭文件 <algorithm> 中，少部分位于頭文件 <numeric> 中
迭代器（Iterators）	在 C++ STL 中，對容器中數(shù)據(jù)的讀和寫，是通過迭代器完成的，扮演著容器和算法之間的膠合劑
函數(shù)對象（Functors）	如果一個類將 () 運算符重載為成員函數(shù)，這個類就稱為函數(shù)對象類，這個類的對象就是函數(shù)對象（又稱仿函數(shù)）
適配器（Adapters）	可以使一個類的接口（模板的參數(shù)）適配成用戶指定的形式，從而讓原本不能在一起工作的兩個類工作在一起。值得一提的是，容器、迭代器和函數(shù)都有適配器。
內(nèi)存分配器（Allocators）	為容器類模板提供自定義的內(nèi)存申請和釋放功能，由于往往只有高級用戶才有改變內(nèi)存分配策略的需求，因此內(nèi)存分配器對于一般用戶來說，并不常用。

另外，在惠普實驗室最初發(fā)行的版本中，STL 被組織成 48 個頭文件；但在 C++ 標準中，它們被重新組織為 13 個頭文件：

<iteraotr> ?<functional> ?<vector> ?<deque>
<list> ?<queue> ?<stack> ?<set>
<map> ?<algorithm> ?<numeric> ?<memory>
<utility>

按照 C++ 標準庫的規(guī)定，所有標準頭文件都不再有擴展名。以 <vector> 為例，此為無擴展名的形式，而 <vector.h> 為有擴展名的形式。

但是，或許為了向下兼容，或許是為了內(nèi)部組織規(guī)劃，某些 STL 版本同時存儲具備擴展名和無擴展名的兩份文件（例如 Visual C++ 支持的 Dinkumware 版本同時具備 <vector> 和 <vector.h>）；甚至有些 STL 版本同時具有 3 種形式的頭文件（例如 SGI 版本同時擁有 <vector>、<vector.h> 和 <stl_vector.h>）；但也有個別的 STL 版本只存在包含擴展名的頭文件（例如 C++ Builder 的 Rauge Ware 版本只有 <vector.h>）。

建議讀者養(yǎng)成良好的習慣，遵照 C++ 規(guī)范，使用無擴展名的頭文件。

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四、學習 STL 的 3 個境界

簡單總結(jié)一下，學習 STL 的 3 個境界分別為：能用、明理、能擴展。

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五、STL 的缺陷

1. STL 庫的更新太慢了。上一版靠譜的是 C++98，中間的 C++03 基本是一些修訂，C++11 出來已經(jīng)相隔 13 年了，STL 才進一步更新。

2. STL 現(xiàn)在都沒有支持線程安全。并發(fā)環(huán)境下需要我們自己加鎖，且鎖的粒度是比較大的。

3. STL 極度地追求效率，導致內(nèi)部比較復雜，比如類型萃取、迭代器萃取。

4. STL 的使用會有代碼膨脹的問題，當然這是模板語法本身導致的。